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常见的疼痛研究模型及方法(六)

2020.6.22
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

由于中枢痛敏及中枢损伤过程一般被认为有兴奋性氨基酸参与,Yezierski和Park近来提出了另一个中枢神经损伤模型。他们在大鼠下位胸髓和上位腰髓内注射海人酸(quisqualic acid, QA, 剂量为0.3~1.5ml,8.3~125mM),在此后7~36天内动物腰­2~5节段内的神经元对机械刺激及可兴奋A和C纤维的坐骨神经电刺激的反映均明显加强,提示这种处理也可以作为一种疼痛模型。 

疾病导致的周围神经性疼痛模型 

最常见的周围神经损伤性神经源性痛是由两种疾病引起的,即带状疱疹和糖尿病。 

带状疱疹可引起严重的疼痛,但大多数患者在皮疹消失后疼痛亦消失。仅在少数病例特别是老年人中,疼痛可在皮疹痊愈之后持续数月、数年甚至几十年。这种疱疹后神经痛的发病率随着人类寿命的延长而日趋增加,但目前尚无法制备类似的动物模型。 

相反地,啮齿类动物的糖尿病模型很容易制备。Courteix等人用大鼠制备了具有慢性痛行为的糖尿病模型。他们将streptozocin溶解在蒸馏水中给大鼠腹腔注射,剂量为75mg/kg;对照动物只注射蒸馏水。一周后测量尾静脉血糖水平,只有最终血糖高于14mM的动物才被认为是合格的糖尿病动物。动物在注射一周后血糖开始明显升高,体重增长明显减慢,在冷、热水浸尾、压力-缩腿反应和福尔马林测痛实验中均表现为痛敏。此模型的痛敏和糖尿病临床症状同时出现,因而为人类糖尿病性神经痛的研究提供了可能性。 

外伤导致的周围神经性疼痛模型 

首先应指出的模型是Wall等人的“神经瘤”模型。大鼠或小鼠在麻醉和无菌操作下,在股段中部切断后肢坐骨神经,然后缝合肌肉和皮肤,并给予一定量的抗菌素以消除术后感染。术后动物饲养在正常的昼夜节律光照下,可存活一年以上。术后定期观察动物的自残行为。自残一般从咬趾甲开始,逐步向前发展。有些动物可以咬到踝关节附近。评分方法:若有一个或以上的趾甲被咬掉则给1分(由于趾甲不断增长,这种现象可能有时出现,有时又消失);每有一节足趾的远端被咬掉再加1分;每有一节足趾的近端被咬掉再加1分。因而,若所有的趾甲和所有足趾的每一部分都被咬掉,动物将得到11分。当动物得到11分时,即处死动物。一般术后一周内即出现少量自残现象,10周后平均自残可达4分。 

其次是Bennett和Xie提出的“坐骨神经部分结扎”模型。大鼠麻醉后,在股段中部切开皮肤和肌肉,暴露坐骨神经干。将约7厘米的神经游离出来,并用4.0号铬制肠线在其上作4道较松的结扎,结扎间距约1厘米。因而受损神经长度约为4~5厘米。结扎程度以在40倍放大镜下观察有形变但不影响神经被膜表明的血管流通为准,有时可见暴露区周围肌肉的短暂收缩。结扎后按层缝合。对侧坐骨神经也同样暴露但不予结扎。术后1周到10天,动物即出现明显的热痛敏,而且动物后肢出现异常痛觉现象,患肢不敢触地,对寒冷刺激也更加敏感。 

Seltzer等人提出了另一个“坐骨神经半结扎”模型。大鼠在麻醉及无菌操作下在股段高位暴露右侧坐骨神经。在25倍放大镜下,在坐骨神经干向后二头肌和半腱肌分支处的远端小心地将神经背侧与周围组织分离开来,用小止血钳夹住神经背侧(注意勿将神经挤压在其下的组织上),将一条8-0号硅制丝线缝入神经干内,使神经的背侧3/1~2/1被收在线套内。然后扎紧线套。肌肉和皮肤均用棉线缝合。假手术组只作切开暴露和缝合。从术后数小时起直到此后数月之内,动物均表现出明显的同侧后肢保护行为和舔足行为的增加,提示自发痛的存在。足底区域对伤害性及非伤害性刺激表现出同等的过敏现象,但无自残现象出现。动物还表现出对触觉的异常痛感觉和对激光脉冲热刺激缩腿阈的双侧降低,但只有同侧对阈上刺激表现出过度的反应,提示热痛敏现象的存在。对锐利性压迫机械刺激的痛敏则双侧均存在。据认为,该模型的痛敏现象与交感神经传出的关系极为密切。 

冷冻镇痛是一种临床技术,即通过对周围神经的冷冻实现对术后痛或慢性痛的镇痛治疗目的。有趣的是Deleo等人却利用类似的技术提出了模拟神经源性痛的坐骨神经的冷冻损伤模型(sciatic cryoneurolysis, SCN)。他们使用温度为-60°C的冷冻探头按照30/5/30秒的冷冻/解冻/冷冻周期处理坐骨神经干,每一次冷冻都在神经干上形成一个小冰球。冷冻处理后动物均出现一定程度的自残现象,自手术后第4天开始,至第14天达到高峰。并且此种自残并未发生在神经功能暂时丧失的冷冻后即刻,而是伴随着感觉功能的恢复而出现,表明这是一种神经源性痛敏的模型。 

为解释神经损伤模型的机制,近来Maves等人制作了一种酸性环境神经痛模型。他们把酸化了的生理盐水(pH=3.5和pH=5)用微动泵持续7天灌流给未加束缚的大鼠坐骨神经,结果作为对照组(灌注正常pH=7生理盐水)的大鼠没有任何痛敏迹象,而酸化生理盐水组大鼠的后足底出现进行性热痛敏,第6天达到最高峰;其中pH=5组在第12天恢复正常,而pH=3.5组的热痛敏持续15天以上。这种模型提供了一种简单的模拟神经源性痛的方法。 

小结 

神经痛是临床上常见的严重而难于治疗的疼痛性疾患。上述的几种模型分别在一定程度是模拟了相应的临床疼痛疾患。但也有一些神经痛如疱疹后神经痛、三叉神经痛等,目前尚无法制备相应的动物模型进行研究。这方面的有关模型还有待于进一步开发。 

结语 

本章叙述了某些生理性和病理性疼痛动物模型的建立方法。毫无疑问,动物模型的建立将为相应的疼痛性疾患的诊断和治疗研究提供帮助。已有的研究结果表明,不同类型的疼痛模型,其中枢过程有很大的差异。这表明,疼痛可能并非由简单的中枢机制决定;痛觉调质以及疼痛本身可能涉及若干中枢机制的复杂组合。比较不同疼痛模型的中枢机制,可能有助于揭示疼痛的真正中枢本质,从而使我们对疼痛现象的认识和临床疗效均获得飞跃式的提高。这样的比较研究也可能为我们理解某些目前尚不知其病因因而无法制备相关模型的疼痛疾患,并为这些疾患的治疗提供帮助。

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